[发明专利]竖井救援通讯探头

说明书

一种竖井救援通讯探头，用于井下救援。救援通讯探头与井上电脑通过光纤连接；外部电源通过锂电池供电给光电收发器与主控电路板；光纤接入到光电收发器，光电收发器通过网线与主控电路板连接，光电收发器将从井上电脑接收到的光信号转换成电信号，通过网线把信号输入到主控电路板，并将来自主控电路板发送的电信号转换成光信号，发送回电脑；主控电路板通过USB串行总线与音响、麦克风、摄像头、红外热成像传感器连接，主控电路板通过I2C串行总线与环境传感器模块连接。本发明支持长距离通讯，具备生命探测、视频、双向对讲与环境传感等多种功能，可判断被困人员位置，了解被困人员现场状况，获取井下环境信息，快速准确制定与执行救援计划。

技术领域

本发明涉及物联网与工程机械技术领域，具体是一种用于竖井救援的通讯探头。

背景技术

发生竖井矿难后，井下人员被困，救援队需要快速定位井下被困人员的位置，然后与他们沟通，以了解井下人员状况与井下环境情形，便于快速制定救援计划并执行救援任务。但矿难后，通讯基础设施，如电话与网络系统被损坏，井下电源被切断，对讲机信号被阻隔，井上与井下的通讯中断，井下的对讲机也难以在被封闭的空间里与外界的对讲机通话，且环境危险，救援队难以与被困人员取得联系。现有的方法是下井去寻找他们，但由于竖井垂直距离高，甚至可达上千米，救援队需要花很长时间，才能找到被困人员位置；或通过较为原始的方式与他们沟通，例如把纸笔绑在线绳上，往下续给井下人员，写完后，再用线绳把写了信息的纸收到井上，如此反复，以进行井上井下通讯，方便井上救援队了解井下人员状况与井下环境情形，然后设计并执行救援方案，所以，靠传统的绳子续纸笔的方式速度非常慢。

可见，现有的救援搜索与通信方式拖延了宝贵的救援时间，且信息量又少，不助于救援队快速并全方位了解事故现场情况。因此，研究一种支持长距离通讯，具备生命探测、视频、双向对讲与环境传感的搜救通讯装备，就显得尤为重要。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种竖井救援通讯探头，以快速定位井下被困人员的位置，并了解井下人员状况与井下环境情形。

为实现上述发明目的，本发明的救援通讯探头与井上电脑通过光纤连接；救援通讯探头的外部设有光纤接口与充电接口，外部电源通过充电接口给锂电池充电，锂电池供电给光电收发器与主控电路板；光纤接入到探头内部的光电收发器，光电收发器通过网线与主控电路板连接，光电收发器将从井上电脑接收到的光信号转换成电信号，通过网线把信号输入到主控电路板，并将来自主控电路板发送的电信号转换成光信号，发送回井上电脑；主控电路板通过USB串行总线与音响、麦克风、摄像头、红外热成像传感器连接，主控电路板通过I2C串行总线与环境传感器模块连接。

所述主控电路板的硬件包含GPIO接口外接的以太网接口、电源接口、USB串行总线接口、I2C串行总线接口以及ARM处理器。

所述救援通讯探头的外壳由一侧的透明玻璃与防水金属外壳密闭组合而成，透明玻璃装在摄像头与红外热成像传感器的镜头方向；防水金属外壳在环境传感器模块部位设有用于将环境传感器暴露于外界环境的开孔。

本发明与现有技术相比，结构简单，支持长距离通讯，具备生命探测、视频、双向对讲与环境传感等多种功能，具有以下优点：

1、可利用摄像头、麦克风与红外热成像传感器传到井上的视频和音频信息，来判断被困人员的位置；

2、可通过音响向井下呼叫，寻求被困人员应答，并能通过语音对讲，了解被困人员的现场状况；

3、还能通过探头上的环境传感器，获取井下的环境信息，以方便井上救援队了解井下人员状况与井下环境情形，快速准确地制定与执行救援计划。

附图说明

图1为本发明的电气连接方框图。

图2为图1的主控电路板的硬件电气连接方框简图。

图3为图1的主控电路板的电气连接结构图。